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主题:【原创】聚乙烯的故事(全) -- 晨枫

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家园 【原创】聚乙烯的故事(五)

用户要的是固体聚乙稀,那“水乳交融”的液相过程也好,“泥沙俱下”的浆相过程也好,都有一个把聚乙烯分离出来、还原到固体的问题。浆相过程容易点,过滤一下,把溶剂挥发掉,再把颗粒状(granular,像细砂糖颗粒的大小)的固体聚乙烯干燥一下,就行了。液相的要??嗦一点,要把溶剂挥发掉,然后把熔融状的聚乙烯用绞肉机(啊,叫绞肉机不雅,官名叫extruder)绞出来,在出口处再转盘飞刀一挥,切成绿豆大小的切粒(pellet)。

理论上,浆相过程省却了切粒手续,液相过程必须要经过挤塑切粒过程,多一道手续,浆相似乎更优越。但实际上,用户并不喜欢颗粒状的产品。静电、水分都使输送颗粒状的产品很不方便。从大包里往外倒过发潮的糖吗?很不爽,是吧?切粒出来的聚乙烯颗粒(国内也有叫切片的)大概绿豆大小,滑溜溜的,输送方便,不拖泥带水,用户喜欢。所以浆相过程的产品最后也要通过挤塑、切粒过程,液相过程,而且挤塑过程要用巨大的剪切力把固体颗粒挤压和摩擦生热融化,才能切粒,对聚乙烯的物理性质有一定的损伤。相反,液相过程的聚乙烯在这时还是融熔状的,挤塑、切粒过程对聚乙烯的物理性质损伤微不足道,浆相过程原先的那个省却切粒过程的优点,这样一来也就不成为优点了。

至此,聚乙烯的大工业生产问题解决了。但是新问题又出来了。线性聚乙烯的抗剪切性能很好,但抗撕裂性能不好,有时在很不苛刻的条件下,也一点经受不起考验。一时间,聚乙烯囤积如山。幸好有一家Wham-O Toys公司生产呼拉圈,正好呼拉圈在青少年中大流行。与此同时,Earl Tupper发明了Tupperware,就是带气密盖子的聚乙烯塑料罐,可以把食物装起来,存冰箱。聚乙烯生产厂家真是久旱逢甘霖啊,激动得一塌糊涂。

与此同时,聚乙烯的各种添加剂开始出现,有用来制止UV引起的老化的UV blocking agent,有用来防止滑动(比如一大堆塑料袋堆在一起,容易滑动引起倒塌)的anti-slip agent,有用来防止粘连(有过超市食品袋粘在一起分不开的经验吗?)的anti-blocking agent,有在挤塑时起润滑作用的processing aids,种类繁多。

添加剂是好东西,但怎么把添加剂加到聚乙烯里去呢?两个方法:干式混合(dry mixing)和湿式混合(melt mixing)。干式混合就是把添加剂粉末和成品聚乙烯切粒混合起来,搅匀了,就完事了。干式混合效果不好。信不信由你,就像油和水总是要分家的一样,不同性质的固体颗粒放在一起,时间长了,比重小的会“浮”上去,比重大的会沉下来。种过地或喜欢园艺的人都知道,地里要是有小石头,平整土地时一梳理,石头埋到下面去了,但假以时日,土里的小石头会浮出来,这也是一样的道理。所以添加剂要在挤塑过程中加,这样可以和熔融状的聚乙烯均匀混合在一起,这就是湿式混合。这里,液相过程的优越性又显示出来了:添加剂可以从容地和熔融状的聚乙烯混合,改善混合均匀度,而不必一边挤塑一边混合。液相过程还可以在挤塑前加入液体添加剂,进一步改善混合,而往固体里面倒液体则不起作用,往挤塑机里注入液体需要异常高的压力,不大现实。

对不起眼的挤塑过程??嗦这么多,目的是要强调一件事:有些粗看起来优越的事物,把所有细节都落实后,并不一定仍然优越,所以工程开发上的事不要想当然,要把前因后果想清楚再下结论,正所谓the devil is in the details,与细微处见真功。

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